Cooling principle
В дисковом лазере охлаждение реализуется через заднюю поверхность активного кристалла, который контактирует с теплоотводящей пластиной. Система охлаждения (жидкостная или воздушная) равномерно удаляет тепло, выделяемое в процессе работы, обеспечивая стабильность температуры. Важно учитывать толщину 
диска: слишком тонкий диск может быть недостаточно мощным, а слишком толстый приведет к неэффективному охлаждению и потерям энергии. Оптимальная толщина диска позволяет достичь высокого уровня мощности при сохранении стабильности работы и долговечности активной среды. Согласно исследованиям Института Макса Борна (Германия, 2015г.), было численно рассчитано распределение температуры в тонких дисках и определена оптимальная толщина диска. Моделирование ясно показывает, что следует использовать диски толщиной от 0,5 до 1 мм.
|
Advantages & disadvantages |
||
• |
Высокая мощность и |
|
Сложность изготовления. |
|
энергоэффективность. |
• |
|
• |
Отсутствие тепловых |
• |
Требования к |
|
искажений. |
|
накачивающим источникам. |
• |
Компактность и |
• |
Чувствительность к |
|
загрязнению. |
||
|
модульность. |
|
|
|
|
|
|
•Долговечность и надежность.
|
|
|
Difference between lasers |
|
|||
|
|
|
|
||||
|
Характеристика |
|
|
Дисковый лазер |
Волоконный лазер |
Газовый лазер |
Твердотельный |
|
|
|
лазер |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тонкий диск, |
Оптическое волокно с |
Газовая смесь (CO , |
|
|
Активная среда |
легированный |
Кристалл (рубиновый, |
||||
|
легирующими |
||||||
|
редкоземельными |
HeNe) |
Nd:YAG) |
||||
|
|
|
|
добавками |
|||
|
|
|
|
элементами (Yb:YAG) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Мощность |
До 16 кВт |
До 10 кВт |
До 5 кВт |
До 5 кВт |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
Качество луча (м²) |
Высокое (близко к 1) |
Высокое (близко к 1) |
Среднее (1.5–3) |
Среднее (1.2–2) |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
КПД |
50–60% |
40–50% |
10–20% |
30–40% |
||
|
Размер и компактность |
Компактный |
Очень компактный |
Большой |
Средний |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Охлаждение |
Эффективное, за счет |
Волокно эффективно |
Требуется активное |
Активное охлаждение, |
||
|
площади диска |
рассеивает тепло |
охлаждение |
сложное |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Применение |
Промышленная резка, |
Резка, сварка, |
Лаборатории, |
Медицина, |
||
|
сварка, |
гравировка |
маркировка |
маркировка, обработка |
|||
|
|
|
|
микрообработка |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Ультракороткие импульсы |
Возможны |
Возможны |
Не предусмотрены |
Возможны |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
Стоимость |
Высокая |
Средняя |
Низкая |
Средняя |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
Долговечность |
Высокая |
Высокая |
Средняя |
Высокая |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Usage
1.
3.
Industry
резка, сварка, гравировка
Electronics
производство
микрочипов, солнечных элементов
2. Medicine
создание имплантатов, стент обработка материалов.
4. Micromachining
полировка поверхностей сверление.
Thanks
Сайты: photonics.com ulp.ethz.ch bi-berlin.de Статьи: optica.org
Дисковые лазеры для промышленности. С.Вайлер, директор по инновационным технологиям, TRUMPF, 2009г.
История и развитие тонкодискового диска. A Giesen - Журнал направленной энергии, 2010г.
ДИСКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ: ПРЕИМУЩЕСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ. 17 мая, 2019г. В.В. Аполлонов, д-р физ.-мат. наук, профессор Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН
Tashkent 2024y.